jinyc
钻石会员
钻石会员
  • UID18250
  • 注册日期2011-11-10
  • 最后登录2017-12-15
  • 粉丝135
  • 关注84
  • 发帖数3443
  • 金币5490枚
  • 银币116枚
  • 钻石5枚
  • 终身成就奖
  • 最爱沙发
  • 忠实会员
  • 社区居民
  • 新人进步奖
  • 发言积极分子
  • 原创先锋奖
  • 金点子奖
  • 特殊贡献奖
  • 社区明星
阅读:207回复:2

基因改造获得“运动员心脏”?

楼主#
更多 发布于:2017-08-24 14:36
            基因改造能获得“运动员心脏”?
                            原创 2017-08-23 HelixLife 作者:荷叶

当我们看到博尔特在赛道上一马领先,看到梅西、C罗在绿茵场上飞奔如入无人之境,我们不禁会激情澎湃,羡慕不已,“要是我也能这么快这么强那多好啊!”
运动员之所以更快、更高、更强的一个非常重要原因就是他们拥有一颗“大心脏”。1899年瑞典医生Henschen提出“最大的心脏将在竞赛中获胜”的理论,之后人们将运动员特有的大心脏称为“运动员心脏”。
众所周知,唯有刻苦、持续的训练才能获得“运动员心脏”。但是美国伊利诺伊大学的Chorghade等的研究很可能打破这种认知。他们发现在小鼠心肌细胞中过表达PABPC1(多聚腺苷酸结合蛋白1)能导致无副作用的心肌肥大,与长期生理运动情况下的心脏极其类似,文章发表在2017年6月的《eLife》期刊上。今天荷叶和大家分享这篇文章(回复170823可下载,一周有效)。

文章解析
第一步,PABPC1在发育和心肌肥厚发生过程中的表达变化。作者首先检测心脏在发育过程中PABPC1的表达变化。通过Western blot和免疫荧光等方法发现小鼠从出生前到成年后心脏PABPC1的蛋白质水平逐渐降低,但是PABPC1的mRNA水平无明显变化。与之对应,在人的心脏中PABPC1也有相同的变化。

 

图片:01.jpg



其次,作者检测病理和生理情况下肥大心肌中PABPC1的变化。病理心肌肥厚采用主动脉缩窄模型(TAC,模拟高血压),生理性心肌肥厚采用10周运动实验模拟。结果发现无论是生理性还是病理性心肌肥厚,心肌细胞中PABPC1的蛋白质水平明显升高,而PABPC1的mRNA水平无明显变化。
同时作者发现PABPC1仅在心肌和骨骼肌中有该现象。

图片:02.jpg



第二步,阐明心肌细胞中PABPC1不能正常翻译的原因。从前面的结果可以看出PABPC1是在转录后翻译水平被调控的。我们第一个想到的就是:PABPC1是否被microRNA调控?作者在Dicer敲除的心肌细胞中发现PABPC1的蛋白质和mRNA水平无变化,说明其不受microRNA调控。

图片:03.jpg


那么是否通过调控PABPC1的UTR而影响其翻译呢?作者构建了5'UTR和3'UTR的报告基因实验,在C2C12细胞系中进行报告基因实验,发现无论是5'UTR还是3'UTR都不能解释PABPC1蛋白质水平的急剧降低。

图片:04.jpg



PolyA尾的长短也是决定能否翻译的一个重要原因。作者检测了心肌细胞中PABPC1的PolyA尾的长短,意外发现出生后心肌细胞PABPC1的PolyA尾逐渐缩短,由约150nt变成约20nt,并且TAC或运动能延长PABPC1的PolyA尾的长度。

图片:05.jpg


第三步,PABPC1在成年后心肌中低表达的意义是什么呢?首先作者进行Knockdown实验,在体外新生小鼠的心肌细胞中敲低PABPC1,发现敲低PABPC1后心肌细胞对isoproterenol和T3刺激的应答明显减弱(Desmin表达减少),心肌肥厚的Marker如Acta1,Anp和Myh7的蛋白质水平明显降低,总蛋白质合成减少。

图片:06.jpg




如果在成年小鼠心肌细胞中过表达PABPC1又会发生什么变化呢?作者利用多西环素诱导表达体系,在心肌细胞中诱导PABPC1过表达,结果发现诱导2周后心脏即出现心肌肥大,并且许多生理条件心肌肥大Marker表达上调,而病理条件下心肌肥大的Marker无明显变化。通过超声心动图的检测,发现心功能无异常。

图片:07.jpg


 
第四步,探讨PABPC1影响心肌肥大的可能机制。以往研究发现PABPC1能结合eIF4G来促进mRNA的翻译,那么在心肌细胞中是否如此呢?结果显示,PABPC1通过其RRM2结构域与eIF4G结合。

图片:08.jpg


                    

图片:09.jpg


进一步研究发现,PABPC1只有与eIF4G结合后才能促进心肌细胞总体蛋白质的合成和心肌肥大相关蛋白质的表达。

荷叶点评
1、荷叶觉得本文的亮点是:其一是发现PABPC1过表达能促进生理性心肌肥厚(过表达PABPC1长达6个月,心肌肥厚但无纤维化),其二是发现通过调控PolyA尾的长度来调节PABPC1的蛋白质翻译。
2、荷叶的第一个疑问是:研究者是如何拿到PABPC1的呢?
3、PABPC1的polyA尾长短是受什么调控的呢?需要进一步研究。
4、作者在小鼠体内过表达PABPC1后以Q-PCR的方法检测了生理性及病理性心肌肥厚的一些Marker,但是PABPC1主要影响蛋白质的翻译,因此荷叶觉得该结果不能说明问题,还是需要做Western blot。
5、小鼠过表达PABPC1后出现的心肌肥厚到底对心功能有没有影响?荷叶觉得文章做的不够深入。生理性心肌肥厚(运动员心脏)的特点是其心力储备十分强大,尽管静息状态下与正常心脏功能无明显差异,但是运动时的心输出量等都显著强于正常心脏。本文未测量运动时的心功能(也许是因为小鼠运动时不便于测量)。
6、PABPC1的功能说到底就是促进心肌细胞各种蛋白质的合成,但是这种新合成的蛋白质与运动锻炼时心肌细胞所合成的蛋白质有没有不同,差异大不大?荷叶以为可以比较下蛋白质表达谱,如双向凝胶电泳,质谱分析等。
7、荷叶还注意到除了心肌,成年后骨骼肌中PABPC1也呈低表达,如果在骨骼肌中过表达PABPC1会不会出现“更强壮”的小鼠,推广一下,出现强壮的鸡,强壮的猪……(不敢想象,呵呵)

参考文献
Chorghade S, Seimetz J, Emmons R, Yang J, Bresson SM, Lisio M, Parise G, Conrad NK, Kalsotra A.Poly(A) tail length regulates PABPC1 expression to tune translation in the heart.Elife. 2017 Jun 27;6. pii: e24139. doi: 10.7554/eLife.24139

转自:(微信)解螺旋·临床医生科研成长平台




[jinyc于2017-08-24 15:03编辑了帖子]
喜欢0 评分0
brandy
亚运会冠军
亚运会冠军
  • UID23678
  • 注册日期2013-12-09
  • 最后登录2017-12-15
  • 粉丝3
  • 关注4
  • 发帖数254
  • 金币2399枚
  • 银币950枚
  • 钻石0枚
这人很懒,什么都没留下。
  • 社区居民
  • 忠实会员
沙发#
发布于:2017-08-24 22:33
基因改造后无副作用的心肌肥大,心功能是否有增强?
回复(0) 喜欢(0)     评分
ppzyppzy
奥运会冠军
奥运会冠军
  • UID24348
  • 注册日期2014-04-10
  • 最后登录2017-12-15
  • 粉丝3
  • 关注0
  • 发帖数2125
  • 金币913枚
  • 银币5枚
  • 钻石0枚
这人很懒,什么都没留下。
  • 社区居民
  • 忠实会员
板凳#
发布于:2017-08-25 22:15
谢谢#######################
回复(0) 喜欢(0)     评分
游客

返回顶部